旋挖钻技术在桩基施工中的应用探讨

摘要: 旋挖钻机钻孔施工工艺是我国近几年才推广使用的一种较先进的施工工艺，被广泛用于铁路、公路及大型建筑的施工。自青藏铁路从意大利和德国引进旋挖钻机以后，成为近几年来发展最快的桩工机械。本文以贵广铁路十二标思贤窖特大桥桩基础为例，重点介绍旋挖钻施工工艺及过程要点控制，并针对施工中遇到的具体情况对旋挖钻施工提出了几点改进建议，以期望能对以后的旋挖钻技术的改进和桩基的施工带来有益的帮助。

关键词：旋挖钻施工；桩基 ；施工控制

Abstract: drilling construction technology in China in recent years to promote the use of a more advanced construction technology, has been widely used in railway, highway and large building construction. Since the railway from Italy and Germany for the introduction of rotary drilling rig, in recent years become the fastest-growing piling machinery. In this paper the Guiyang-Guangzhou railway twelve Xian pit bridge pile foundation as an example, introduces the rotary drilling construction technology and process control essentials, and according to the specific situations in construction of rotary drilling construction and puts forward some suggestions for improvement, in the hope of future rotary drilling technology and improvement of the pile foundation the construction and bring help.

Key words: rotary drilling pile; construction; construction control

中图分类号：TU473.1文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

1.工程概况

思贤窖特大桥是新建贵广铁路最长的桥之一，本桥为四线桥，位于曲线上，跨越广东省肇庆市与佛山境内。本桥范围为DK758+349.12~DK763+574.000，桩基1917根，其中0#桥台为直径1.0m的桩基，32#，33#，124#，127#桥台为直径1.5m的桩基，71#，72#，74#，75#，94#，95#，125#，126#桥台为直径2m的桩基，其余均为1直径.25m桩基，桩长14.5m~48.5m不等。根据设计图纸显示，本工段地质以回填土层，黏土层，淤泥层，砂层，圆砾土层，泥岩层为主，地层强度多在20kmp-400kmp之间。地下水类型多为孔隙渗水，局部具承压性，主要由大气降水补给，其次是基岩裂隙水补给，水量丰富，多余地表水力联系，水位随季节变化明显。大多地层适于旋挖钻施工。

旋挖钻施工特点及工艺

旋挖钻机与一般桩基工具相比：成孔泥浆护壁均匀，孔径稳定，桩承载力稳；成孔速度快，劳动强度低，安全性能高，操作更加灵活简便，安全性能高及适用性强；可以直接清理钻渣，不依赖于泥浆输出，减少了泥浆的排放量。

旋挖钻机的钻进方法是钻杆和旋转动力头来驱动各种钻具钻进的，使用电脑自动测斜偏的自动显示系统，提高成孔效率及成孔精度；可根据土层的变化和钻进的需要随时更换钻头 ，提高钻进效率。使用泥浆较少,约为正反循环钻进工艺所需泥浆的1/ 20～1/ 10，施工场所整洁。环境污染少。旋挖钻施工工艺周期短，灌注混凝土效率快，自动化能力强，旋挖钻施工可分为有浆钻孔施工和干孔施工，对于松散易塌地层,则必须采用静态泥浆护壁钻进工艺。而在于自稳性好的岩土层,可采用干式钻进工艺。

3.旋挖钻施工在思贤窖特大桥中的应用

3.1地质及机械配置

根据地质情况思贤窖特大桥施工段内地势平坦，渔塘密布，沟渠纵横，上层地质中砂层，淤泥层较厚，而且砂层含水量大，可在埋置3~4m左右长护筒后，采用优质泥浆护壁，进行旋挖钻施工。

根据现场实际情况现思贤窖特大桥配备有三一牌250型旋挖钻一台，三一牌280型旋挖钻二台，宇通牌300型钻机一台，意马牌22型钻机一台，宝鹅牌25c型一台。

3.2施工过程控制

3.2.1填筑施工平台

施工现场“三通一平”后，填筑施工平台，施工平台位置选择首先应满足设计图纸要求，根据位置选择，地表环境，确定填筑方法，由于思贤窖特大桥内鱼塘密布，干塘后多数平台需换填；长度宽度宜于旋挖钻机施工，吊车停放以及混凝土的灌注；平台厚度应根据地表及地质情况填筑。两侧设排水沟。

3.2.2泥浆制备

旋挖钻机开钻前应提前开挖泥浆池，存储量应根据桩径，孔深和施工进度，地质环境共同确定。泥浆选用优质膨润土制成，各项指标应符合规范要求（见表1），根据地质情况和现场实际情况，为增加泥浆粘度和胶体率可适量加入烧碱和纤维素，一般膨润土为用水量4%～ 8% , 外加剂为膨润土用量的13%～15%。

泥浆指标 泥浆比重（g/cm3） 黏度（s） 含沙率 PH值 胶体率

入孔泥浆范围 1.10~1.30 16~22 不大于4% 大于6.5 不小于95%

表1 入孔泥浆性能指标

3.2.3钻前检查

针对该段地质情况，护筒长度宜为3~4m，直径比孔径大约20cm，护筒应坚实，不漏水。对于特殊地质，如筑岛地段，砂层较厚地段可适当加长护筒。钻具尺量应符合规范要求。该段工区根据桩径导管直径宜为28~30cm，底管宜为4m一节，根据孔深确定导管长度，导管连接处必须使用优质“o”型圈密封，连接后轴线偏差不宜大于孔深的0.5%，亦不大于10cm，然后做水密性实验，保证导管不漏水。

3.2.4钻孔施工

钻机定位要准确、水平、垂直、稳固,钻机导杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线应保持在同一直线。埋置护筒，采用拉线法校核桩位，偏差不大于5cm，倾斜度不大于1%，高度应控制在离地面30cm左右，护筒埋好后，护筒四周回填黏土夯实。

钻孔过程中应根据地质情况选择钻头类型和进尺速度。钻头在应匀速下放，如果下放过快，会造成孔内泥浆的快速流动，冲刷孔壁，破坏泥浆护壁，易缩孔；塌孔地区钻进应放慢速度，钻进过程每次控制进尺在30cm左右，并反复扫孔，避免埋钻事故，增加成孔质量，减少混凝土超方；在圆砾土和进入泥岩后，因土层太硬或黏不易进尺，造成钻头跳动及偏斜，加大钻杆摆动，应选择低挡慢速；钻头在上提过程中，应慢速旋转，防止大面积刮伤易缩径区，同时增加护壁效果。钻进过程中，应及时向孔中加入泥浆保证孔中泥浆高于护筒底50cm以上，随时监测泥浆各项指标并根据现场情况及时调整泥浆指标。

3.2.5成孔

终孔后，孔内沉淀半小时后，用钻机进行初次清孔，将钻机留在原处机械旋转数圈，将孔底沉淀物 尽量装入旋挖钻斗内。干孔施工，直接进行扫孔，但扫孔要彻底，多次测量钻孔不同位置后，检查孔深，孔径，孔斜，孔型合格后（见表2），撤出钻机安装钢筋笼。

表2成孔检查控制规范

序号 项目 允许偏差

1 孔径 不小于设计孔径

2 孔深 不小于设计孔深（超钻15cm左右为宜）

3 孔位中心偏心 50mm

4 倾斜度 不大于1%孔深

5 桩底沉渣厚度 不大于50mm

3.2.6安装钢筋笼

钢筋笼在钢筋加工厂加工完成后，钢筋笼符合规范要求，经监理工程师检查后，方可用平板车运至现场。为防止起吊运输过程中变形，可在加强筋处加焊支撑筋，待起吊后，将其割除。起吊时采用25T汽车吊，采用两点起吊法起吊。钢筋笼多节需进行焊接时，焊缝应平顺，无缺口、裂纹和较大的金属焊瘤。钢筋笼吊装入孔要准确，骨架最上端定位，必须由测定的护筒顶标高来计算吊筋长度，并反复核对无误后再焊接定位，在钢筋笼上拉十字线，找出钢筋笼中心，根据护桩找出桩中心，钢筋笼定位时使钢筋笼中心与桩位中心重合。

3.2.7二次清孔

导管长度计算

L=L1+L2

L2=H-L3

L为导管长度，

L1为孔口以上导管长度

L2为孔内导管长度

L3为悬空

H为孔深

如图1所示

导管架用型钢制作，支撑架支垫在护筒两侧的方木上，方木放置要平稳。严禁将支撑架放在护筒上。导管全部下入孔内后，应放到孔底，以便核对导管长度及孔深，然后提起30～50cm。

导管接好后连接好导管帽，泥浆泵进行二次清孔。二次清孔符合标准后，方可进行水下混凝土作业。

3.2.8水下混凝土作业

导管的顶端配有混凝土大漏斗与小漏斗，其高度要便于混凝土的卸料。大漏斗用于首盘封底，小漏斗，用于封底后操作简便，提高施工效率。

灌砼前检查完毕后，应在2h内灌注水下混凝土。混凝土到场后，必须进行各项指标检验合格后，方可灌注。水下混凝土要连续浇注，本地区夏季施工气温较高，前后车次混凝土间隔时间不宜超过30分钟。灌注时应随时测量混凝土面的高度，正确计算导管埋入混凝土的深度，导管埋深保持在2~6米。混凝土灌注宜高出桩顶设计高程0.5~1.0米。

4施工作业中的重点及难点控制

4.1泥浆处理

在桩基施工过程中泥浆是影响桩基施工的重要因素，泥浆应因地制宜，随时调整泥浆各项指标。对于易缩孔、塌孔的桩基入孔泥浆比重可达1.3g/cm3，同时加入烧碱，纤维素以增加泥浆黏度，增大护壁作用，增加带渣能力；向孔内泵入浆时宜采用平浆法，即钻进过程中泥浆始终与护筒回浆口平齐，增加泥浆压力。

清孔时应清理彻底后，再进行调浆，含砂率大或孔底沉渣大时严禁降低泥浆比重。

4.2桩底沉渣厚度控制

桩底沉渣厚度控制是桩基质量的生命线，不同地层，应控制钻机不同的钻进速度，成孔捞取沉渣时应多次旋转。二次清孔，清理孔底沉渣同样需要性能优质的泥浆。二次清孔时孔底沉渣测量宜关掉泥浆泵监测，若沉渣超标，将泥浆比重调大，从导管内直接加入烧碱，根据泥浆黏度和比重确定加入量,一般配合比为膨润土：火碱：水=6~8：0．5~0．7：100，泥浆调制好后对于沉渣厚很难清理的桩基，要连续的上下晃动导管30分钟以上，直至清出。若遇到特殊情况，混凝土不能及时灌注，造成孔底沉渣超标，需用吊车拔出钢筋笼后，用旋挖钻掏出沉渣后，再进行清孔灌注。

4.3首盘砼封底与导管拔出

大漏斗的容积要足以保证首

盘封底，导管内混凝土高度高于

管外1m为宜。以思贤窖1.25m

桩径桩基为例,导管内径为30cm，

大漏斗容积:

其中a为扩扩孔系数，以首

车混凝土为例计算埋深:

H4由测绳测定，H2，H3，H4

如图2所示

导管埋深控制能够直接影响桩基灌注质量，埋深过大，容易造成堵管，埋深太浅，容易拔脱。所以随时监测混凝土面有利于控制埋深，使水下混凝土作业更加顺利。在混凝土面接近桩顶时，更是要密切灌注混凝土浆面，保证高于桩顶0.5~1.0m，并用锥形漏斗捞取石子，以确定混凝土浆面，才能拔出导管护筒，结束灌注。

结语

旋挖钻施工是一个不断发展的技术，在施工过程控制中使各项工序更加紧凑严密，各控制点能够有条不稳，提高工程质量，提高工程效率。希望本文能给大家以后的旋挖钻施工带来一些帮助，文中的不足之处，希望同仁予以批评指正。

参考文献：

1《关于旋挖钻孔灌注桩施工的研究》化工建设工程2001年第23卷第4期

作者：陈金巧张玉张长增张江彩

2《浅议旋挖钻施工钻孔桩的优势 》山西建筑第33 卷第4 期 作者：杨文秀

3《旋挖钻机在高架桥桩基工程中的应用》浙江水利科技·2002年第2期作者：雷涛

4《铁路客运专线施工验收标准》2005版